Protokoll. - Darstellung von Kaliumdibromoiodat [166,003] [159,808] [325,811]

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1 Protokoll Darstellung von Kaliumdibromoiodat KI + 2 KI 2 [166,003] [159,808] [325,811] Theoretischer Teil: Es soll eine Verbindung aus der Klasse der Interhalogenverbindungen hergestellt werden; unterteilt werden diese in zwei Arten: (a) zweiatomige Interhalogene, XY (b) mehratomige Interhalogene, XY n Man bekommt die Interhalogene des Typs XY direkt aus der Reaktion der Elemente in der Gasphase, z.b.: I I + I I 2 I Bei einer solchen áaddition greift das Iod das om von der Seite her kommend an. Ersichtlich wird dies, wenn man die Reaktion als Lewis Säure BaseReaktion sieht, bei der das LUMOOrbital des Reaktionspartners mit der höheren Elektronenaffinität als LewisSäure und das HOMOOrbital des Reaktionspartners mit der niedrigeren Elektronenaffinität als LewisBase wirkt. In dem hier aufgeführten Beispiel müsste man also das HOMO des Iods und das LUMO des oms betrachten: LUMO: ó*orbital (xricht.) HOMO: ð*orbital (y, z Richt.) Jan Sehnert, K Saal

2 Im Fall des HOMO handelt es sich um ein antibindendes ð*orbital in y oder z Richtung, das LUMO ist ein antibindendes ó*orbital, liegt also in x Richtung. Eine Bindung kann nun nur bei geeigneter Überlappung der Orbitale miteinander zustande kommen. Ist dies sterisch möglich, so bezeichnet man die Überlappung als symmetrieerlaubt, ist dem nicht so, so ist die Überlappung symmetrieverboten. Für das Beispiel sei eine solche Überlegung angestellt: Ordnen sich die Moleküle wie bei der áaddition an, so kommt man auf das Überlappungsbild (a). Gäbe es eine Wechselwirkung mit einem antibindenden ð*orbital in xrichtung, so käme man auf das Bild (b). Im Fall (a) spricht sterisch nichts gegen ein Überlappen der Orbitale, die Reaktion kann stattfinden. Für eine Überlappung im Fall (b) müssten die Orbitale unter Energieaufwand verzerrt werden. Der Fall (a) ist also energetisch begünstigt und es kommt zu einer áaddition. Interhalogene des Typs XY n bekommt man durch weitere Umsetzung des Types XY mit dem jeweiligen Element Y 2 : XY + Y 2 XY 3 XY 3 + Y 2 XY 5 XY 5 + Y 2 XY 7 Der Hang zur Disproportionierung und somit auch die Reaktivität der Interhalogene wächst mit ihrem Abstand im PSE zueinander, aus dem Grund ist z.b. ClF auch ein gutes Fluorierungsmittel. Interhalogene sind hydrolyseempfindlich und zeigen eine hohe Tendenz zur Oxidation anderer Stoffe, sie selbst werden hierbei reduziert. Ihre räumliche Struktur unterscheidet sich nach Zusammensetzung: Jan Sehnert, K Saal

3 XY linear XY 3 T förmig XY 5 tetragonal pyramidal XY 7 pentagonal bipyramidal Eine Ausnahme stellt das ICl 3 dar, das dimerisiert und als (ICl 3 ) 2 vorliegt: Die Interhalogene haben in flüssigem Zustand eine Tendenz miteinander zu reagieren und Ionen auszubilden (Autoprotolyse): 2 XY n XY + n1 + XY n+1 Die entstehenden Ionen weisen dann unterschiedliche Raumstrukturen auf: XY + 2 gewinkelt XY 4 quadratisch eben XY + 4 tetraedrisch verzerrt XY 6 verzerrt oktaedrisch XY + 6 oktaedrisch XY 8 quadratisches Antiprisma Aber auch diese Strukturen gelten nicht für jeden Typus an Interhalogenverbindung, so sei als Beispiel der Unterschied zwischen dem F 6 Anion und dem IF 6 Anion herausgegriffen. Nach der Tabelle müssten beide einen verzerrt oktaedrischen Aufbau besitzen. Die Realität zeigt aber, dass nur das IF 6 Anion diesen Aufbau hat, das F 6 Anion ist ein symmetrischer Oktaeder. Dieser Effekt wird dadurch erklärt, dass beim F 6 das freie Jan Sehnert, K Saal

4 Elektronenpaar ins sorbital gedrückt wird (komplett symmetrisch). Beim IF 6 besteht diese Möglichkeit nicht, und das Elektronenpaar versucht den übrigen Atomen, und damit den sie umgebenden Elektronenwolken, so gut wie möglich auszuweichen, indem es aus einer der Oktaederflächen hinaus schaut und diesen verzerrt: F 6 IF 6 Bei der Darstellung von KI 2 geht man nun nicht vom freien Halogen aus, sondern von einem Halogenid, das aber ebenso reagieren kann. Die Reaktion muss mit getrockneten Reagentien vonstatten gehen, da sich sonst das KI 2 mit einem Kristallwasser abscheiden würde, zudem natürlich wegen der erwähnten Hydrolyseempfindlichkeit. Es wird mit einem Überschuss an 2 gearbeitet, der sich nachher sehr einfach gemäss den Gleichungen NaOH Na + NaO + H 2 O 3 NaO 2 Na + NaO 3 im Exsikkator entfernen lässt. Das Produkt besteht aus leuchtend roten Kristallen, die bei 58 C schmelzen und > 180 C das gebundene 2 wieder freigeben. Jan Sehnert, K Saal

5 Experimenteller Teil: Ansatz: Kaliumiodid, KI : 1 g 6,02 mmol 100 % om, 2 : 1 g 6,26 mmol 104 % Durchführung: In einem Rollrandglässchen wird das KI im Trockenschrank getrocknet, dann mit einer ebenfalls getrockneten Pipette 1 g 2 hinzugefügt. Das Gefäss wird verschlossen und drei Tage abgewartet; dann stellt man das Gefäss offen in einen mit NaOH beschickten Exsikkator. Es entstehen 1,73 g Kristalle. Ausbeute: n theo = 1 g / 166,003 g / mol = 6,02 mmol n prak = 1,73 g / 325,811 g / mol = 5,31 mmol w prak = n prak * 100 % / n theo = 88,20 % Literatur: auer (S.308) Hollemann Wiberg Jan Sehnert, K Saal

6 Sicherheitsdaten: om, 2 : R 45 Kann Krebs erzeugen. R 46 Kann vererbbare Schäden verursachen. R 23/24/25 Giftig beim Einatmen, Verschlucken und bei Berührung mit der Haut. R 34 Verursacht Verätzungen. S 45 Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt zuziehen (wenn möglich Etikett vorzeigen). S 26 Bei Berührung mit den Augen gründlich mit Wasser abspülen und Arzt konsultieren. S 36/37/39 Bei der Arbeit geeignete Schutzkleidung, Schutzhandschuhe und Schutzbrille/Gesichtsschutz tragen. S 23 Dampf nicht einatmen Kaliumiodid, KI : R 61 R 42/43 R 36/38 Kann das Kind im Mutterleib schädigen. Sensibilisierung durch Einatmen und Hautkontakt möglich. Reizt die Augen und die Haut. S 45 Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt zuziehen (wenn möglich Etikett vorzeigen). S 26 Bei Berührung mit den Augen gründlich mit Wasser abspülen und Arzt konsultieren. S 36/37/39 Bei der Arbeit geeignete Schutzkleidung, Schutzhandschuhe und Schutzbrille/Gesichtsschutz tragen. Jan Sehnert, K Saal